Мультиметр из компьютера своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 05.10.2024
Размышляю над программированием микроконтроллера на предмет иметь самодельный мультиметр, который бы я сам программировал под свои нужды. Собственно, здесь проработка идеи, тренировка в программировании, изучение электро-физики на исследовании, проговор мыслей, вопросов пока нет. Достало - что дешовые мультиметры не обладают максимальными функциями, дорогие - всё-равно под вопросом, и при выходе из строя - под вопросом ремонтабельность. Есть разные приборы, но хочется много в одном, что видится реализуемым в программировании. Чтобы не городить с нуля сложный переключатель - предполагаю воспользоваться донором в виде сгоревшего мультиметра DT830. Выломав родной микроконтроллер, я предполагаю проводками кинуть сигналы на монтажную плату с распаянным другим микроконтроллером с обвеской. Дополнительные функции будут реализованы через разные режимы реакции на сигнал с уникального порта - например - для проверки диодов, или аналогичный. Режимы будут переключаться дополнительной кнопочкой. Из функций превидится всё - что в голову взбредёт - вплоть до анализа добротности, проницаемости феррита, расстояния до обрыва кабеля и др. Питание кроной нужно будет заменить на два пальчика на три вольта (плату нужно будет подпилить). Я не вижу препятствий в программировании, переделка железа тоже сводится к минимуму - почему бы и "нет".
Собственно, хочется определиться - а стоит-ли этим заниматься? Может там реализация некоторых функций будет нереальна - да я не знаю. Что скажете?
Цифровой мультиметр, самый важный инструмент любого радиолюбителя. Мультиметры бывают разными, разного класса точности, функционала, размера ну и естественно цена.
Как правило начинающие радиолюбители пользуются бюджетными мультиметрами, которые обладают невысокой точностью, но они популярны так, как стоят дешево и содержат в себе почти все необходимые измерители.
Что бы расширить функционал своего мультиметра я предлагаю изготовить несколько простых дополнений.
Первым по счету идет измеритель температуры
Измеритель температуры имеется не у всех мультиметров, но его можно сделать самому. Микросхема LM35 представляет из себя довольно высокоточный датчик температуры часто применяется в ардуино проектах.
Микросхема имеет простейшее подключение, выводы питания и выход, диапазон питающих напряжений от 4-х до 30 вольт.
Выходное напряжение микросхемы изменяется на 10 мВ с каждым градусом цельсия, то есть в таком подключении - скажем 200 мВ на выходе будет означать, что температура окружающей среды 20 градусов.
Даже в бюджетном мультиметре имеются диапазоны измерений 200 и 2000мВ, оба режима для наших целей отлично подходят.
Приставка питается от отдельной 9-и вольтовой батареи 6F22, на выходе микросхемы установлен делитель напряжения в виде подстроечного многооборотного резистора на 100кОм. Этим резистором выставляем температуру по контрольному термометру.
Регулирующий винт на подстроечном резисторе желательно зафиксировать, например термоклеем. Термометр готов.
Вторая схема - не менее полезная и представляет из себя детектор поля
Такое дополнение позволяет превратить высокочастотное излучение в постоянный ток для оценки мощности радиопередатчиков или раций.
Достаточно поднести антенну рации к антенне детектора, нажмать на передачу и мультиметр покажет цифры, это постоянное напряжение от вашей рации, чем мощнее сигнал от рации, тем больше цифра на дисплее мультиметра.
Естественно эти цифры ничего не значат и само устройство позволит осуществить только зрительный контроль, но оценить мощность и сравнивать разные передатчики между собой, а также находить источники электромагнитного излучения вполне возможно.
Детектор собран на базе одного германиевого диода старого образца и мелочевки. Антенной служит кусок медного провода с длиной 5-7 см и диаметром 1мм.
Приставка не нуждается в дополнительном источнике питания, что делает ее очень компактной, вставляется в среднее и нижнее гнездо мультиметра.
Как проверить стабилитрон знает каждый радиолюбитель, для этого необходим источник питания, ограничительный резистор и мультиметр.
Следующая приставка позволяет выявить напряжение стабилизации стабилитрона и в целом проверить его на работоспособность.
Для ее работы необходим дополнительный источник питания, в нашем случае обычная батарейка на 1,5 вольта, либо аккумулятор на 1,2 вольта.
Схема очень простая и не содержит дефицитных компонентов, построена всего на паре транзисторов. Это повышающий преобразователь напряжения, на вход подается напряжение от батарейки, а на выходе получаем около 30 вольт, все зависит от индуктивности дросселя.
Ток потребления схемы мизерный, 10-20 мА. Испытуемый стабилитрон подключается к выходу преобразователя через токоограничительный резистор, параллельно стабилитрону подключены щупы мультиметра, последний просто измерит напряжение на стабилитроне.
Дроссель намотан на ферритовой гантельке, точные размеры указать не могу, но они не критичны. Обмотка в моем случае намотана проводом 0,15мм и состоит из 150 витков, при этом напряжение самоиндукции с дросселя доходит до 40 вольт и будет увеличиваться вплоть до пробоя диэлектрического слоя конденсатора. Чтобы этого не случилось, к выходу преобразователя подключена нагрузка в виде резистора.
Для удобства проверки стабилитрона в конструкцию был добавлен отрезок от панельки для беспаячного монтажа.
Важно во время испытаний не перепутать полярность подключения стабилитрона, иначе он будет в роли обычного диода, но даже в этом случае не выйдет из строя, т.к. у нас имеется токоограничительный резистор.
Схема собрана на небольшом отрезке макетной платы, но если у кого то будет желание повторить ее, лучше сделать это на печатной плате, ее можно скачать вместе с общим архивом проекта.
В этом небольшом обзоре рассмотрим возможность самостоятельного изготовления такого интересного и полезного в обиходе домашнем прибора, как простой тестер. Такой простой приборчик очень пригодится для оперативной проверки работоспособности радиодеталей и применения в быту.
Несмотря на то, что в магазинах можно купить тестер по достаточно низкой цене, самостоятельная сборка такого небольшого прибора станет отличной практикой для любого начинающего любителя радиотехники.
Собранный прибор очень удобен и вполне может использоваться даже мастерами своего дела. Фото самодельного тестера вы можете увидеть в обзоре ниже.
Краткое содержимое статьи:
Принципиальная схема простого тестера
Такой прибор включает в себя минимальное количество элементов для сборки, которые есть в обиходе практически в любом доме или легко при необходимости могут быть куплены в любом магазине радиодеталей или даже в хозяйственном магазине.
По своей сути это единственный мультивибратор, который собран на транзисторной основе. С его помощью происходит генерация импульсов прямоугольного типа.
Контрольная цепь тока подключается к элементам мультивибратора на последовательной основе встречно и параллельно с использованием двух цветных светодиодов.
В итоге цепь, которая подлежит проверке с помощью устройства, тестируется током переменного типа, что обеспечивает высокую точность проверки.
Принципы работы тестера
С основного рабочего компонента, которым является мультивибратор, снимают переменный ток, который по своей амплитуде примерно равен тому, который подаётся источником питания. В качестве конденсирующего элемента подойдёт любой, выше 3.7 В, например на 16 или 25 В.
Естественно, что с разомкнутой цепью светодиоды не загораются. При замыкании цепи и прохождении тока по цепи загораются светодиоды. Всё просто.
Таким приборчиком можно очень быстро и качественно проверить любой элемент на работоспособность или цепь на разрыв в ней. Очень удобно для использования в домашних условиях, особенно не особо хорошо подготовленным человеком. Тестер транзисторов своими руками – что может быть проще?
Собирается такое устройство либо с применением простой печатной платы или же способом навесного монтирования. Также в область применения входит возможность определения “плюса” и “минуса”, когда вам не известно, где они у исследуемого элемента. Для использования в качестве батареи можно использовать 2-3 батарейки AAA для минимизации размера устройства.
Второй способ изготовления компактного тестера для использования в автомобиле. У такого прибора будет буквально 2 главные рабочие функции – возможность показания напряжения “на массе” и наличие в цепи 12 В. Причём, всё это будет доступно буквально при присоединении одного проводка к сети машины.
- обычный медицинский шприц на 5 см3;
- батареи LR-44 в количестве 4 штук;
- два маленьких светодиодных элемента с резисторным компонентом;
- маленький кусочек стальной проволочки;
- проводок с зажимом на его конечной части.
Схемы самодельных тестеров автомобильного типа
- Встречным способом параллельно спаиваем оба используемых светодиода;
- Через применяемый резистор один из концов необходимо припаять крепко к стальной проволоке;
- Прямо внутрь корпуса шприца устанавливаете одну за другой батарейки. Выбраны именно такие, поскольку они прекрасно помещаются в пятикубовый шприц;
- Щуп пластиковой трубкой изолируется от шприца, проверяете работоспособность непосредственно в машине на практике;
- Проверяем, засветятся ли светодиоды на элементе в 12В.
Итак, применение самими вами сделанного тестера более, чем обусловлено в быту. Поверьте, что такой небольшой прибор обязательно пригодится если не в ежедневном быту, то в те моменты, когда нужно что-то проверить в электросети домашней или в автомобиле.
Изготовление тестера своими руками способно серьёзно поднять самооценку любого человека, который не верит в то, что своими руками способен сделать что угодно – важно лишь желание.
В отличие от оригинальной схемы я использовал другой чип USB-UART CH340E, добавил LDO для питания WiFi модуля ESP8266-01 и опциональную цепочку питания мультиметра от usb.
Плату интерфейса спроектировал с учетом монтажа поверх основной платы мультиметра.
Заказывал на jlcpcb, правда в этот раз они подвели с шелкографией. Подписи к элементам не такие четкие как обычно.
Пайки не так много, так что можно показывать сразу результат с примеркой по месту
На плате есть PIC контроллер 10F200, который который конвертирует протокол связи для совместимости с функциональным ПО. В него необходимо загрузить прошивку, я использовал программатор
Для того что бы все заработало нужно провести некоторые манипуляции с самим мультиметром, активировать функцию передачи данных. Эта процедура подробно описана в исходной статье. Есть нюанс с записью в EEPROM, дело в том что микросхема памяти и процессор сидят на одной линии питания и при подаче питания на чип памяти запускается процессор который блокирует возможность записи.
Сделав резервную копию вносим необходимые изменения и записываем.(скриншот из первоначальной статьи)
Для работы с EEPROM пригодился программатор на чипе CH341A.
Теперь можно отвлечься на механическую часть. Для крепления платы я использовал пластиковые шайбы, общей толщиной 2 мм.
В задней крышке сделал вырез по форме платы и разъема micro USB
В защитном чехле с помощью пробойника сделал отверстие
Собрав все вместе можно приступать к испытаниям.
Для сбора данных будем использовать программу DMM Tool предназначенную для мультиметров PeakTech. В программе есть триггеры, экспорт в CSV или XML.
Ниже результат работы модифицированного мультиметра и DMM Tool
5 отсчетов в секунду не самый плохой результат для прибора за $20.
Для ситуаций когда источник измерений находится далеко от компьютера или есть необходимость работы с высоким напряжением в целях предотвращения пробоя и поражения эл. током я добавил в схему возможность установки WiFi ESP8266-01 и bluetooth модуля JDY-18. При этом необходимо обеспечить внешнее питание через micro USB с power bank.
В ESP8266-01 загружаем например эту прошивку, предварительно указав в ней параметры своей беспроводной сети, IP адрес и скорость порта в 2400. С ее помощью будем поднимать мост для проброса порта.
На компьютере устанавливаем виртуальный порт от Tibbo. Делаем настройки как картинках ниже
в результате у вас в системе появится виртуальный порт
после этого достаточно в настройках DMM Tool выбрать новый порт и мультиметр начнет передавать данные уже по беспроводному каналу.
Таким образом с минимальными затратами получаем полезный инструмент.
Для желающих повторить файлы в формате gerber для заказа плат и BOM можно взять здесь.
Видео с просторов ютуба для общего образования
Читайте также: